JP2017026608A - Microchip - Google Patents

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良教 赤木
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一彦 今村
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隆昌 河野
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Nobuhiko Inui
延彦 乾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchip that allows easy and ensured optical detection when a micro fluid is heated.SOLUTION: A microchip 1 according to the present invention includes a micro flow path 11 in a base plate 2. The micro flow path 11 has an optical detection part (fluorescence detection part 12) in the middle. The optical detection part has a first inner wall 12a and a second inner wall 12b, which are opposed to each other in a light travelling direction and are connected together with third inner walls 12c to 12f. The wettability of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b to the micro fluid is set higher than the wettability of the third inner walls 12c to 12f to the micro fluid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、基板内にマイクロ流路が設けられているマイクロチップに関する。   The present invention relates to a microchip in which a microchannel is provided in a substrate.

従来、基板内にマイクロ流路が設けられているマイクロチップが種々提案されている。この種のマイクロチップは、DNAや酵素などの生体物質の分析や無機イオンの分析等に用いられている。   Conventionally, various microchips in which a microchannel is provided in a substrate have been proposed. This type of microchip is used for analysis of biological materials such as DNA and enzymes, and analysis of inorganic ions.

例えば、下記の特許文献1には、上記マイクロチップの一例が開示されている。特許文献1に記載のマイクロチップでは、マイクロ流路の長手方向の所定位置において、マイクロ流路の全内周面に気泡核導入手段が形成されている。この気泡核導入手段として、具体的には、複数の独立した凹部を内部に設けた構成が開示されている。   For example, Patent Document 1 below discloses an example of the microchip. In the microchip described in Patent Document 1, bubble nucleus introducing means is formed on the entire inner peripheral surface of the microchannel at a predetermined position in the longitudinal direction of the microchannel. Specifically, a configuration in which a plurality of independent recesses are provided inside the bubble nucleus introducing means is disclosed.

特許第4637610号公報Japanese Patent No. 4637610

特許文献1に記載のマイクロチップでは、マイクロ流体中に溶解している気体から気泡核導入手段により気泡を発生させ、該気泡を除去している。そのために、内壁に複数の独立した凹部が設けられている。しかしながら、このような方法では発生する気泡を完全に集めることは困難であった。特に、PCRのように、加熱工程を含む操作が行われる場合、マイクロ流体が加熱されることにより、溶存気体由来の多くの気泡が生じる。そのため、光学的検出方法によりマイクロ流体中のDNAなどの成分を検出する場合、検出精度が低下したり、検出自体が困難になることがあった。   In the microchip described in Patent Document 1, bubbles are generated from a gas dissolved in a microfluid by a bubble nucleus introducing means, and the bubbles are removed. For this purpose, a plurality of independent recesses are provided on the inner wall. However, it has been difficult to completely collect the generated bubbles by such a method. In particular, when an operation including a heating step is performed like PCR, many bubbles derived from dissolved gas are generated by heating the microfluid. Therefore, when components such as DNA in a microfluid are detected by an optical detection method, the detection accuracy may be lowered or the detection itself may be difficult.

本発明の目的は、マイクロ流体が加熱されている状態であっても、光学的検出を容易にかつ確実に可能とする、マイクロチップを提供することである。   An object of the present invention is to provide a microchip that enables optical detection easily and reliably even when the microfluid is heated.

本発明によれば、基板内にマイクロ流路が設けられているマイクロチップであって、前記基板内の前記マイクロ流路の途中に、加熱されているマイクロ流体中の成分を光学的に検出するための光学的検出部が設けられており、前記光学的検出部が、検出のための光が進行する方向において対向している第1及び第2の内壁と、前記第1の内壁と前記第2の内壁とを結んでいる第3の内壁とを有し、前記第1及び第2の内壁の前記マイクロ流体に対する濡れ性が、前記第3の内壁の前記マイクロ流体に対する濡れ性より高くされているマイクロチップが提供される。   According to the present invention, there is provided a microchip in which a microchannel is provided in a substrate, and a component in a heated microfluid is optically detected in the middle of the microchannel in the substrate. An optical detection unit is provided, and the optical detection unit includes first and second inner walls facing each other in a direction in which light for detection travels, the first inner wall, and the first A third inner wall connecting the two inner walls, and the wettability of the first and second inner walls to the microfluid is higher than the wettability of the third inner wall to the microfluid. A microchip is provided.

本発明に係るマイクロチップのある特定の局面では、前記基板が、対向しあう第1及び第2の主面を有し、前記第1及び第2の内壁が、前記第1及び第2の主面と平行である。この場合には、複数のプレート状部材の積層体により、第1及び第2の主面を有する光学的検出部を容易に設けることができる。   In a specific aspect of the microchip according to the present invention, the substrate has first and second main surfaces facing each other, and the first and second inner walls are the first and second main surfaces. Parallel to the surface. In this case, the optical detection part which has the 1st and 2nd main surface can be easily provided by the laminated body of a some plate-shaped member.

本発明に係るマイクロチップの他の特定の局面では、前記基板が、複数のプレート状部材を積層してなる積層体である。この場合には、複数のプレート状部材の積層により、マイクロチップを容易にかつ安価に提供することができる。   In another specific aspect of the microchip according to the present invention, the substrate is a laminate formed by laminating a plurality of plate-like members. In this case, the microchip can be provided easily and inexpensively by stacking a plurality of plate-like members.

本発明に係るマイクロチップのさらに他の特定の局面では、前記第1及び第2の内壁が、前記第3の内壁よりも、前記マイクロ流体に対する濡れ性が高い材質からなる。   In still another specific aspect of the microchip according to the present invention, the first and second inner walls are made of a material having higher wettability with respect to the microfluid than the third inner wall.

本発明に係るマイクロチップでは、前記第1及び第2の内壁が、前記マイクロ流体に対する濡れ性を高めるように表面処理されていてもよい。   In the microchip according to the present invention, the first and second inner walls may be surface-treated so as to enhance wettability to the microfluid.

本発明に係るマイクロチップでは、前記第3の内壁が、前記マイクロ流体に対する濡れ性を低めるように表面処理されていてもよい。   In the microchip according to the present invention, the third inner wall may be surface-treated so as to reduce wettability to the microfluid.

本発明に係るマイクロチップの他の特定の局面では、前記光学的検出部が、蛍光分析用検出部である。   In another specific aspect of the microchip according to the present invention, the optical detection unit is a detection unit for fluorescence analysis.

本発明に係るマイクロチップの別の特定の局面では、前記マイクロ流体中の成分が生体物質である。   In another specific aspect of the microchip according to the present invention, the component in the microfluid is a biological material.

本発明に係るマイクロチップによれば、光学的検出部において、第1及び第2の内壁のマイクロ流体に対する濡れ性が相対的に高くされているため、加熱下にあるマイクロ流体中において溶存気体による気泡が生成したとしても、該気泡が相対的に濡れ性の低い第3の内壁側に付着することとなる。従って、第1及び第2の内壁に気泡が付着し難いため、光学的検出部において、マイクロ流体中の成分を確実に検出することができる。   According to the microchip of the present invention, in the optical detection unit, the wettability of the first and second inner walls with respect to the microfluid is relatively high, so that the dissolved gas is used in the heated microfluid. Even if bubbles are generated, the bubbles adhere to the third inner wall side having relatively low wettability. Accordingly, bubbles are unlikely to adhere to the first and second inner walls, so that the components in the microfluid can be reliably detected by the optical detection unit.

(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係るマイクロチップの平面図及び正面断面図である。(a) And (b) is the top view and front sectional drawing of the microchip which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るマイクロチップにおける光学的検出部を拡大して示す部分切欠き拡大正面断面図である。It is a partial notch expansion front sectional view which expands and shows the optical detection part in the microchip concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態のマイクロチップにおける気泡付着状態を説明するための模式的平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the bubble adhesion state in the microchip of one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係るマイクロチップにおける光学的検出部の第1、第2及び第3の内壁の状態を説明するための部分切欠き正面断面図である。It is a partial notch front sectional drawing for demonstrating the state of the 1st, 2nd and 3rd inner wall of the optical detection part in the microchip which concerns on other embodiment of this invention.

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係るマイクロチップの平面図及び正面断面図である。また、図2は、本発明の一実施形態に係るマイクロチップにおける光学的検出部を拡大して示す部分切欠き拡大正面断面図であり、図3は、マイクロチップにおける気泡付着状態を説明するための模式的平面図である。   1A and 1B are a plan view and a front sectional view of a microchip according to an embodiment of the present invention. 2 is a partially cutaway enlarged front cross-sectional view showing an optical detection unit in the microchip according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining a state of bubble adhesion in the microchip. FIG.

図1(a)及び(b)に示すように、マイクロチップ1は、基板2を有する。基板2は、複数のプレート状部材3〜7を積層してなる積層体からなる。もっとも、基板2は、積層体以外の板状材料により構成されていてもよい。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the microchip 1 has a substrate 2. The board | substrate 2 consists of a laminated body formed by laminating | stacking several plate-shaped members 3-7. But the board | substrate 2 may be comprised with plate-shaped materials other than a laminated body.

基板2は、対向し合う第1の主面2aと、第2の主面2bとを有する。基板2内には、マイクロ流路11が設けられている。   The substrate 2 has a first main surface 2a and a second main surface 2b facing each other. A micro flow path 11 is provided in the substrate 2.

マイクロ流路とは、液体の搬送に際し、いわゆるマイクロ効果が生じるような微細な流路をいう。このようなマイクロ流路では、液体は、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の大寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す。このようなマイクロ流路の横断面形状は、横断面における小さい方の辺の寸法で5mm以下、好ましくは500μm以下、さらに好ましくは200μm以下に設定される。マイクロ流路の横断面が円形である場合には、マイクロ流路の直径は、5mm以下、好ましくは500μm以下、さらに好ましくは200μm以下に設定される。   The micro flow path is a fine flow path that causes a so-called micro effect when liquid is transported. In such a microchannel, the liquid is strongly influenced by the surface tension and the capillary phenomenon, and behaves differently from the liquid flowing in a normal large-sized channel. The cross-sectional shape of such a microchannel is set to 5 mm or less, preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less in terms of the dimension of the smaller side in the cross-section. When the cross section of the microchannel is circular, the diameter of the microchannel is set to 5 mm or less, preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less.

マイクロ流路11の一端は、マイクロ流体を導入するための導入口11aに連ねられている。マイクロ流路11の途中には、光学的検出部としての蛍光検出部12が設けられている。蛍光検出部12は、プレート状部材4〜6を貫通している。すなわち、マイクロ流路11が、プレート状部材5に設けられたスロットにより構成されており、蛍光検出部12では、プレート状部材4,6に貫通孔が設けられている。この貫通孔同士が重なることにより、基板2内に蛍光検出部12が設けられている。   One end of the microchannel 11 is connected to an introduction port 11a for introducing a microfluid. A fluorescence detection unit 12 as an optical detection unit is provided in the middle of the microchannel 11. The fluorescence detection unit 12 passes through the plate-like members 4 to 6. That is, the micro flow path 11 is constituted by a slot provided in the plate-like member 5, and in the fluorescence detection unit 12, the plate-like members 4 and 6 are provided with through holes. The fluorescence detection unit 12 is provided in the substrate 2 by overlapping the through holes.

蛍光検出部12は、第1の内壁12a、第2の内壁12bと、第1の内壁12aと第2の内壁12bとを結んでいる複数の第3の内壁12c〜12fを有する。第3の内壁は、第1の内壁に対して鋭角であっても鈍角であってもよく、好ましくは、第1の内壁に対して垂直である。第1の内壁12aと第2の内壁12bとは、第1の主面2a及び第2の主面2bと平行に配置されている。第1の内壁と第2の内壁は、平面であり、好ましくは、高さが、50μm以上、2mm以下であり、より好ましくは、100μm以上、1mm以下である。従って、上記複数のプレート状部材3〜7の積層体において、上記第1及び第2の内壁12a,12bを有する蛍光検出部12を容易に形成することができ、コストの低減を果たし得る。   The fluorescence detection unit 12 includes a first inner wall 12a, a second inner wall 12b, and a plurality of third inner walls 12c to 12f connecting the first inner wall 12a and the second inner wall 12b. The third inner wall may be acute or obtuse with respect to the first inner wall, and is preferably perpendicular to the first inner wall. The first inner wall 12a and the second inner wall 12b are arranged in parallel with the first main surface 2a and the second main surface 2b. The first inner wall and the second inner wall are flat surfaces, and preferably have a height of 50 μm or more and 2 mm or less, and more preferably 100 μm or more and 1 mm or less. Therefore, in the laminated body of the plurality of plate-like members 3 to 7, the fluorescence detection unit 12 having the first and second inner walls 12a and 12b can be easily formed, and the cost can be reduced.

このような蛍光検出部の形状は、直方体、円形、楕円あるいは、非対称な形状でもよい。また、蛍光検出部の体積は、好ましくは、0.1μl以上、100μl以下、より好ましくは、1μl以上、50μl以下、さらに好ましくは、4μl以上、25μl以下である。   The shape of such a fluorescence detection unit may be a rectangular parallelepiped, a circle, an ellipse, or an asymmetric shape. The volume of the fluorescence detection unit is preferably 0.1 μl or more and 100 μl or less, more preferably 1 μl or more and 50 μl or less, and further preferably 4 μl or more and 25 μl or less.

ところで、蛍光検出部12内においては、搬送されてきたマイクロ流体中の成分が蛍光分析により検出される。そのため第1の内壁と第2の内壁を構成する材料は、400nm以上、700nm以下の波長の光を透過することが望ましい。この場合、本実施形態では、PCRにより増幅されたDNAの検出が行われる。そのため、蛍光検出部12においては、搬送されるマイクロ流体は加熱されている。この加熱は、蛍光検出部12においてマイクロ流体を加熱するように加熱手段を設けることによって達成することができる。あるいは、蛍光検出部12に至る前のマイクロ流路11の一部に、加熱手段を設けてもよい。加熱手段は特に限定されず、適宜のヒーターなどを用いることができる。加熱は光学的検出部のみで行われてもよく、マイクロチップ全体で行われてもよい。   By the way, in the fluorescence detection part 12, the component in the conveyed microfluid is detected by fluorescence analysis. Therefore, it is desirable that the materials constituting the first inner wall and the second inner wall transmit light having a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less. In this case, in this embodiment, DNA amplified by PCR is detected. Therefore, in the fluorescence detection unit 12, the transported microfluid is heated. This heating can be achieved by providing a heating means so as to heat the microfluid in the fluorescence detection unit 12. Alternatively, a heating unit may be provided in a part of the microchannel 11 before reaching the fluorescence detection unit 12. The heating means is not particularly limited, and an appropriate heater or the like can be used. Heating may be performed only by the optical detection unit or may be performed by the entire microchip.

また、第1の内壁と第2の内壁を構成する材料が水蒸気透過性を有する場合には、水蒸気透過性の低いシクロオレフィン樹脂で第1の内壁と第2の内壁との最外部を覆ってもよい。   Moreover, when the material which comprises a 1st inner wall and a 2nd inner wall has water vapor permeability, the outermost part of a 1st inner wall and a 2nd inner wall is covered with cycloolefin resin with low water vapor permeability. Also good.

また、マイクロ流路11の下流側には、廃液部13が設けられている。廃液部13は、分析後のマイクロ流体を貯留、あるいは排出させるように構成されている。   Further, a waste liquid section 13 is provided on the downstream side of the microchannel 11. The waste liquid part 13 is configured to store or discharge the microfluid after analysis.

上記マイクロチップ1においては、蛍光検出部12において、光としての蛍光を第1の主面2a側から第2の主面2b側に向かって照射することにより行う。すなわち、上記第1の内壁12aと、第2の内壁12bとは、上記蛍光の進行する方向において、互いに対向するように設けられている。より具体的には、第1の内壁12aと第2の内壁12bとは、蛍光の進行方向と直交する方向に延びている。   In the microchip 1, the fluorescence detection unit 12 performs the irradiation as fluorescence from the first main surface 2a side to the second main surface 2b side. That is, the first inner wall 12a and the second inner wall 12b are provided to face each other in the direction in which the fluorescence proceeds. More specifically, the 1st inner wall 12a and the 2nd inner wall 12b are extended in the direction orthogonal to the advancing direction of fluorescence.

本実施形態の特徴は、上記第1の内壁12a及び第2の内壁12bの搬送されてくるマイクロ流体に対する濡れ性が、第3の内壁12c〜12fの該マイクロ流体に対する濡れ性よりも高くされていることにある。   The feature of this embodiment is that the wettability of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b to the microfluid being conveyed is higher than the wettability of the third inner walls 12c to 12f to the microfluid. There is to be.

なお、上記第1の内壁12a及び第2の内壁12bのマイクロ流体に対する濡れ性及び第3の内壁12c〜12fのマイクロ流体に対する濡れ性は、搬送されるマイクロ流体に対する接触角の大小で決定すればよい。すなわち、搬送されるマイクロ流体に対する第1の内壁12a及び第2の内壁12bの接触角が、第3の内壁12c〜12fのマイクロ流体に対する接触角より小さければよい。接触角が小さいほど、濡れ性は高くなる。接触角の測定にはJIS R3257に記載の方法を用いる。   Note that the wettability of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b with respect to the microfluid and the wettability of the third inner walls 12c to 12f with respect to the microfluid are determined by the contact angle with respect to the microfluid to be conveyed. Good. That is, the contact angle of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b with respect to the microfluid to be conveyed should be smaller than the contact angle with respect to the microfluidic of the third inner walls 12c to 12f. The smaller the contact angle, the higher the wettability. The method described in JIS R3257 is used for measuring the contact angle.

マイクロ流体が加熱されると、溶存空気などの溶存気体による気泡が生じ易くなる。この気泡が、蛍光検出部12内において広い範囲に分散していると、蛍光分析により被検出成分を検出することが困難となり、かつ感度が大幅に低下するおそれがある。これに対して、本実施形態では、第1の内壁12a及び第2の内壁12bのマイクロ流体に対する濡れ性が相対的に高いため、発生した気泡は、相対的に濡れ性が低い第3の内壁12c〜12f側に付着することとなる。すなわち、図3に示すように、気泡Cが複数生成したとしても、該気泡Cはマイクロ流体に対する濡れ性が相対的に高い第1の内壁12a及び第2の内壁12b側には付着し難く、複数の第3の内壁12c〜12f上に付着することとなる。そのため、第1の内壁12a及び第2の内壁12bの中央を含む大きな領域において、気泡Cが蛍光の進行方向に存在しないこととなる。従って、蛍光検出部12内において存在する成分を蛍光分析により確実に検出することができる。   When the microfluid is heated, bubbles due to dissolved gas such as dissolved air are easily generated. If the bubbles are dispersed in a wide range in the fluorescence detection unit 12, it is difficult to detect the component to be detected by fluorescence analysis, and the sensitivity may be greatly reduced. In contrast, in the present embodiment, since the wettability of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b with respect to the microfluid is relatively high, the generated bubbles are the third inner wall with relatively low wettability. It will adhere to the 12c-12f side. That is, as shown in FIG. 3, even if a plurality of bubbles C are generated, the bubbles C are unlikely to adhere to the first inner wall 12a and the second inner wall 12b side, which have relatively high wettability with respect to the microfluid. It will adhere on the plurality of third inner walls 12c to 12f. Therefore, in the large region including the center of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b, the bubbles C are not present in the direction of fluorescence. Therefore, the components present in the fluorescence detection unit 12 can be reliably detected by fluorescence analysis.

本実施形態では、第3の内壁12c〜12fの近くで気泡が優先的に発生し、かつ第3の内壁12c〜12fに付着する。これは、濡れ性が低いほど、濡れ性の低い第3の内壁12c〜12fの表面において気泡が発生しやすくなり、かつ該表面に付着することによると考えられる。   In the present embodiment, bubbles are preferentially generated near the third inner walls 12c to 12f and adhere to the third inner walls 12c to 12f. This is considered to be due to the fact that the lower the wettability, the easier the bubbles are generated on the surfaces of the third inner walls 12c to 12f with lower wettability and the adhesion to the surface.

本実施形態では、第1の内壁12a及び第2の内壁12bの表面にプラズマやコロナ処理などの表面処理が施されている。それによって、第1の内壁12a及び第2の内壁12bのマイクロ流体に対する濡れ性が相対的に高くされている。   In the present embodiment, surface treatment such as plasma or corona treatment is performed on the surfaces of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b. Accordingly, the wettability of the first inner wall 12a and the second inner wall 12b with respect to the microfluid is relatively increased.

逆に、第3の内壁12c〜12fに、粗化などの表面処理によって、濡れ性を低めてもよい。   Conversely, the wettability may be lowered on the third inner walls 12c to 12f by surface treatment such as roughening.

また、図4に示すように、第1の内壁12a及び第2の内壁12bに、マイクロ流体に対する濡れ性を高め得るコーティング層21,22を設ける表面処理をしてもよい。あるいは、図4に一点鎖線で示すように、第3の内壁12c,12e上に、マイクロ流体に対する濡れ性を相対的に低める材料をコーティングし、コーティング層23,24を設ける表面処理をしてもよい。あるいは、第1の内壁12a及び第2の内壁12bを構成する材質を、第3の内壁12c〜12fを構成する材質よりも、マイクロ流体に対する濡れ性が高い材質により構成してもよい。   In addition, as shown in FIG. 4, surface treatment may be performed by providing coating layers 21 and 22 that can improve wettability to the microfluid on the first inner wall 12a and the second inner wall 12b. Alternatively, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4, the third inner walls 12c and 12e may be coated with a material that relatively reduces wettability with respect to the microfluid and subjected to surface treatment for providing the coating layers 23 and 24. Good. Or you may comprise the material which comprises the 1st inner wall 12a and the 2nd inner wall 12b with the material whose wettability with respect to microfluid is higher than the material which comprises the 3rd inner walls 12c-12f.

さらに、プレート状部材3,7の表面が相対的に濡れ性が高く、プレート状部材4〜6の表面が相対的に濡れ性が低い材質となるように、これらのプレート状部材3〜7の材質を選択してもよい。   Further, the plate-like members 3 and 7 are made of a material having relatively high wettability and the surfaces of the plate-like members 4 to 6 are relatively low wettability. The material may be selected.

また、好ましくは、第1及び第2の内壁12a,12bが第3の内壁12c〜12fよりも平滑度が高いことが望ましい。それによって、濡れ性を、第1及び第2の内壁12a,12bにおいて容易に高くすることができる。   Preferably, the first and second inner walls 12a and 12b have higher smoothness than the third inner walls 12c to 12f. Thereby, the wettability can be easily increased in the first and second inner walls 12a and 12b.

また、第1及び第2の内壁と第3の内壁の接触角の差は、好ましくは、20°以上、より好ましくは30°以上である。   The difference in contact angle between the first and second inner walls and the third inner wall is preferably 20 ° or more, more preferably 30 ° or more.

上記プレート状部材3〜7の材料は、特に限定されない。例えば、合成樹脂、合成ゴムなどの無機化合物を用いてもよく、Si、ガラスまたはセラミックスのような無機化合物を用いてもよい。合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートなどのアクリレート樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、シクロオレフィンなどのポリオレフィン、ポリスチレンなどを挙げることができる。また、合成ゴムとしては、シリコン樹脂系ゴムやSEBSなどを挙げることができる。また、シリコン樹脂としては、ポリジメチルシロキサンなどを挙げることができる。   The material of the said plate-shaped members 3-7 is not specifically limited. For example, an inorganic compound such as synthetic resin or synthetic rubber may be used, or an inorganic compound such as Si, glass, or ceramics may be used. Examples of the synthetic resin include acrylate resins such as polyethylene terephthalate and polymethyl methacrylate, polyolefins such as polycarbonate, polypropylene, and cycloolefin, and polystyrene. In addition, examples of the synthetic rubber include silicone resin rubber and SEBS. In addition, examples of the silicon resin include polydimethylsiloxane.

上記実施形態では、光学的検出部として蛍光検出部12を設けたが、蛍光以外の光を用いた光学的検出部を用いてもよい。また、本発明に係るマイクロチップにおいて測定される成分は、DNAに限らず、他の細胞外物質などの生体物質であってもよい。また、血液中の成分などであってもよい。さらに、無機イオンなどの微量イオンの分析にも本発明に係るマイクロチップを用いることができる。   In the above embodiment, the fluorescence detection unit 12 is provided as the optical detection unit, but an optical detection unit using light other than fluorescence may be used. In addition, the component to be measured in the microchip according to the present invention is not limited to DNA, but may be other biological materials such as extracellular materials. Moreover, the component in blood etc. may be sufficient. Furthermore, the microchip according to the present invention can also be used for analyzing trace ions such as inorganic ions.

上記マイクロ流体を構成している液体についても特に限定されず、様々な緩衝液、水溶液、生体抽出液体成分などであってもよい。   The liquid constituting the microfluid is not particularly limited, and may be various buffer solutions, aqueous solutions, biological extract liquid components, and the like.

なお、マイクロチップ1においては、図1(a)に一点鎖線Aで示すように、マイクロ流体を搬送するためのマイクロポンプ等をマイクロ流路11に接続してもよい。   In the microchip 1, a micropump or the like for conveying a microfluid may be connected to the microchannel 11 as indicated by a dashed line A in FIG.

以下、実施例及び比較例を挙げることにより、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by giving examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited to a following example.

(実施例1〜6)
マイクロ流路及び光学的検出部が設けられているマイクロチップを用意した。ただし、実施例1〜6において、光学的検出部の第1及び第2の内壁は、下記の表1に示す樹脂により形成し、第3の内壁は、下記の表1に示す樹脂により形成した。表1において、第1及び第2の内壁の水に対する接触角及び第3の内壁の水に対する接触角を併せて示す。
(Examples 1-6)
A microchip provided with a microchannel and an optical detection unit was prepared. However, in Examples 1 to 6, the first and second inner walls of the optical detection unit were formed of the resin shown in Table 1 below, and the third inner wall was formed of the resin shown in Table 1 below. . In Table 1, the contact angle with respect to the water of the 1st and 2nd inner wall and the contact angle with respect to the water of the 3rd inner wall are shown collectively.

(比較例)
比較例として、下記の表1に示すように、第1,第2の内壁がプラズマ処理されたアクリル樹脂からなり、第3の内壁がプラズマ処理されたシクロオレフィン樹脂からなることを除いては、実施例1〜6と同様にしてマイクロチップを得た。なお、比較例においては、第1及び第2の内壁の水に対する接触角は、表1に示すように10°であり、第3の内壁の水に対する接触角も10°であった。
(Comparative example)
As a comparative example, as shown in Table 1 below, except that the first and second inner walls are made of plasma-treated acrylic resin, and the third inner wall is made of plasma-treated cycloolefin resin, Microchips were obtained in the same manner as in Examples 1-6. In the comparative example, the contact angle of the first and second inner walls with respect to water was 10 ° as shown in Table 1, and the contact angle of the third inner wall with respect to water was also 10 °.

なお、実施例1〜6及び比較例で用いた第1及び第2の内壁並びに第3の内壁を構成している樹脂の詳細は以下の通りである。   The details of the resins constituting the first and second inner walls and the third inner wall used in Examples 1 to 6 and the comparative example are as follows.

実施例1:第1及び第2の内壁は、アクリル樹脂(三菱レイヨン社製、商品名:アクリライトL)により形成した。第3の内壁は、シクロオレフィン樹脂(日本ゼオン社製、商品名:ZEONOR1420R、シクロオレフィンの構造を有する)により形成した。   Example 1: The first and second inner walls were formed of acrylic resin (trade name: Acrylite L, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). The third inner wall was formed of a cycloolefin resin (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZEONOR1420R, having a cycloolefin structure).

実施例2:第1及び第2の内壁は、プラズマ処理されたアクリル樹脂(三菱レイヨン社製、商品名:アクリライトL)により形成した。プラズマ処理は、小型プラズマ装置(ヤマト科学社製:PM100)を用いて行った。その条件は、プラズマ気相中に酸素を流速100ml/分で10分間流入させた。第3の内壁は、実施例1で用いたアクリル樹脂と同一のものを用いた。   Example 2: The first and second inner walls were formed of plasma-treated acrylic resin (trade name: Acrylite L, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.). The plasma treatment was performed using a small plasma apparatus (Yamato Scientific Co., Ltd .: PM100). The condition was that oxygen was allowed to flow into the plasma gas phase at a flow rate of 100 ml / min for 10 minutes. The third inner wall was the same as the acrylic resin used in Example 1.

実施例3:第1及び第2の内壁は、実施例1の第1及び第2の内壁と同様とした。第3の内壁は、アクリル樹脂(三菱レイヨン社製、商品名:アクリライトL)の表面にフッ素コート(NTTAT社製、商品名:HIREC450)を行った。   Example 3 The first and second inner walls were the same as the first and second inner walls of Example 1. The third inner wall was subjected to fluorine coating (trade name: HIREC450, manufactured by NTTAT) on the surface of an acrylic resin (trade name: Acrylite L, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

実施例4:第1及び第2の内壁は、実施例1と同じアクリル樹脂により形成した。第3の内壁は、ポリジメチルシロキサン(東レダウコーニング社製、商品名:SILPOT 184)により形成した。   Example 4: The first and second inner walls were formed of the same acrylic resin as in Example 1. The third inner wall was formed of polydimethylsiloxane (manufactured by Toray Dow Corning, trade name: SILPOT 184).

実施例5:第1及び第2の内壁は、プラズマ処理されたポリジメチルシロキサンより形成した。ポリジメチルシロキサンとしては、実施例4の第3の内壁で用いたものと同じものを用い、酸素プラズマにより親水化の処理を施した。第3の内壁は、実施例4の第3の内壁と同じ材料により形成した。   Example 5: The first and second inner walls were formed from plasma-treated polydimethylsiloxane. As polydimethylsiloxane, the same one as that used in the third inner wall of Example 4 was used, and hydrophilic treatment was performed by oxygen plasma. The third inner wall was formed of the same material as the third inner wall of Example 4.

実施例6:第1及び第2の内壁は、実施例1で第3の内壁を形成するのに用いたシクロオレフィン樹脂を用いた。第3の内壁は、実施例3で第3の内壁を形成するのに用いたフッ素処理アクリル樹脂を用いた。   Example 6 For the first and second inner walls, the cycloolefin resin used in Example 1 to form the third inner wall was used. For the third inner wall, the fluorinated acrylic resin used in Example 3 to form the third inner wall was used.

比較例:第1及び第2の内壁は、実施例2で第1及び第2の内壁を形成するのに用いたプラズマ処理したアクリル樹脂により形成した。第3の内壁は、日本ゼオン社製シクロオレフィン樹脂、商品名:ZEONOR1420Rを、プラズマにより親水処理したものを用いた。   Comparative Example: The first and second inner walls were formed from the plasma-treated acrylic resin used in Example 2 to form the first and second inner walls. As the third inner wall, a cycloolefin resin manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZEONOR1420R, which has been subjected to a hydrophilic treatment with plasma, was used.

Figure 2017026608
Figure 2017026608

実施例1〜6及び比較例の評価結果を表1において併せて示す。   The evaluation results of Examples 1 to 6 and Comparative Example are also shown in Table 1.

(実施例1〜6及び比較例の評価)
実施例1〜6及び比較例の各マイクロチップにおいて、マイクロ流路にPCR反応溶液(TaKaRa TaqTM HS Fast Detect(タカラバイオ社製)を、光学検出部を満たすように送液した。光学検出部の形状は、平面形状が矩形であり、3mm×5mmの寸法を有し、その深さは0.8mmとした。従って、第1の内壁、第2の内壁及び第3の内壁の寸法は、横3mm×高さ0.8mmとなる。
(Evaluation of Examples 1 to 6 and Comparative Example)
In each of the microchips of Examples 1 to 6 and the comparative example, a PCR reaction solution (TaKaRa Taq HS Fast Detect (manufactured by Takara Bio Inc.) was sent to the microchannel so as to fill the optical detection unit. The planar shape is rectangular, and has a dimension of 3 mm × 5 mm and a depth of 0.8 mm, so that the dimensions of the first inner wall, the second inner wall, and the third inner wall are as follows: The width is 3 mm and the height is 0.8 mm.

光学検出部をマイクロ流体が満たした状態で、光学検出部を平面視した。このとき、気泡が生じているか否かを平面視により観察した。評価結果を上記の表1に示す。評価記号の意味は以下の通りである。   The optical detection unit was viewed in plan with the optical detection unit filled with microfluidic. At this time, whether or not bubbles were generated was observed in a plan view. The evaluation results are shown in Table 1 above. The meanings of the evaluation symbols are as follows.

◎:第3の内壁に気泡が付着していたが、第1,第2の内壁には気泡が付着していなかった。   A: Bubbles adhered to the third inner wall, but no bubbles adhered to the first and second inner walls.

○:第3の内壁にほとんどの気泡が付着しており、第1,第2の内壁に若干の気泡が付着していた。   A: Most bubbles were attached to the third inner wall, and some bubbles were attached to the first and second inner walls.

×:第1,第2の内壁及び第3の内壁のいずれにも、気泡が多数付着していた。   X: Many bubbles adhered to both the first and second inner walls and the third inner wall.

1…マイクロチップ
2…基板
2a…第1の主面
2b…第2の主面
3〜7…プレート状部材
11…マイクロ流路
11a…導入口
12…蛍光検出部
12a…第1の内壁
12b…第2の内壁
12c〜12f…第3の内壁
13…廃液部
21〜24…コーティング層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microchip 2 ... Board | substrate 2a ... 1st main surface 2b ... 2nd main surface 3-7 ... Plate-shaped member 11 ... Micro flow path 11a ... Inlet 12 ... Fluorescence detection part 12a ... 1st inner wall 12b ... 2nd inner wall 12c-12f ... 3rd inner wall 13 ... Waste liquid part 21-24 ... Coating layer

Claims (8)

基板内にマイクロ流路が設けられているマイクロチップであって、
前記基板内の前記マイクロ流路の途中に、加熱されているマイクロ流体中の成分を光学的に検出するための光学的検出部が設けられており、
前記光学的検出部が、検出のための光が進行する方向において対向している第1及び第2の内壁と、前記第1の内壁と前記第2の内壁とを結んでいる第3の内壁とを有し、
前記第1及び第2の内壁の前記マイクロ流体に対する濡れ性が、前記第3の内壁の前記マイクロ流体に対する濡れ性より高くされている、マイクロチップ。
A microchip in which a microchannel is provided in a substrate,
An optical detector for optically detecting a component in the heated microfluid is provided in the middle of the microchannel in the substrate,
A third inner wall connecting the first and second inner walls, and the first inner wall and the second inner wall, facing each other in the direction in which the detection light travels. And
The microchip, wherein the wettability of the first and second inner walls with respect to the microfluid is higher than the wettability of the third inner wall with respect to the microfluid.
前記基板が、対向しあう第1及び第2の主面を有し、前記第1及び第2の内壁が、前記第1及び第2の主面と平行である、請求項1に記載のマイクロチップ。   2. The micro of claim 1, wherein the substrate has first and second main surfaces facing each other, and the first and second inner walls are parallel to the first and second main surfaces. Chip. 前記基板が、複数のプレート状部材を積層してなる積層体である、請求項1または2に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 1 or 2, wherein the substrate is a laminate formed by laminating a plurality of plate-like members. 前記第1及び第2の内壁が、前記第3の内壁よりも、前記マイクロ流体に対する濡れ性が高い材質からなる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 1, wherein the first and second inner walls are made of a material having higher wettability to the microfluid than the third inner wall. 前記第1及び第2の内壁が、前記マイクロ流体に対する濡れ性を高めるように表面処理されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 1, wherein the first and second inner walls are surface-treated so as to enhance wettability with respect to the microfluid. 前記第3の内壁が、前記マイクロ流体に対する濡れ性を低めるように表面処理されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 1, wherein the third inner wall is surface-treated so as to reduce wettability with respect to the microfluid. 前記光学的検出部が、蛍光分析用検出部である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 1, wherein the optical detection unit is a fluorescence analysis detection unit. 前記マイクロ流体中の成分が生体物質である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 1, wherein a component in the microfluid is a biological material.
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